C#对象池详细解析
在系统设计中，经常会使用“池”的概念。比如数据库连接池，socket连接池，线程池，组件队列。“池”可以节省对象重复创建和初始化所耗费 的时间，可以简化对象获取和使用的过程。对于那些被系统频繁请求和使用的对象，如果使用这种机制，可以使系统性能得到很大提高。特别象数据库连接这种对 象，客户端与数据库服务器端建立连接时，是比较慢的，如果每次进行数据库操作，都要先进行数据库连接，系统效率将非常低下。 powered by 25175.net
“池”的概念就是将被使用的对象事先创建好，保存在列表中，供客户端取用。当客户端取得一个对象时，这个对象就已经是按照特定上下文环境初始化好，马上即 可使用的了。当客户端使用完毕，需要将对象归还给“池”，最后，在系统生命期结束时，由“池”统一释放这些对象。从另一个概念上来说，这也是一种“以空间 换时间”的做法，我们在内存中保存一系列整装待命的对象，供人随时差遣。与系统效率相比，这些对象所占用的内存空间太微不足道了。
“池”的结构是通用的，就是不管他里面保存的是哪一种对象，他的工作方法都基本不变。无非是初始化一系列对象，然后提供一个获取可用对象，一个归还对象的接口。
基于这种考虑，我们可以建立一个通用的对象池，只要某些对象符合“一些基本要求”（这个基本要求，可以使用Interface模式来限定），就可以使用通用对象池来存取和管理。
创建一个接口，用于限定对象池中所保存的对象的基本行为：
复制C#代码保存代码public interface IDynamicObject
{
void Create(Object param);
Object GetInnerObject();
bool IsValidate();
void Release();
}
我们在对象池中存放的对象，必须继承上面的接口，并实现接口定义的每一个方法。
Create方法中，用户可以用来创建实际的对象，如建立数据库连接，并打开这个连接；GetInnerObject方法，使用户可以返回这个实际 的对象，如一个SqlConnection对象；IsValidate方法是用来判断用户自定义对象的有效性的，是对象池决定是否重新创建对象的标志； Release方法中，用户可以进行资源释放工作。
有了上面的接口定义，为我们可以在列表中保存用户自定义对象打下了基础。下面就是要实现这个ObjectPool了。
用户自定义对象在我们的ObjectPool中，可以用列表存储，如ArrayList或者Hashtable，为了表示每个用户对象的状态，我们 还需要将用户自定义对象包装一下，然后在放到列表中保存。下面定义了一个ObjectPool类的子类，用于包装用户自定义对象：
复制C#代码保存代码private class PoolItem
{
private IDynamicObject _object;
private bool _bUsing;
private Type _type;
private Object _CreateParam;
public PoolItem(Type type, Object param)
{
_type = type;
_CreateParam = param;
Create();
}
private void Create()
{
_bUsing = false;
_object = (IDynamicObject) System.Activator.CreateInstance(_type);
_object.Create(_CreateParam);
}
public void Recreate()
{
_object.Release();
Create();
}
public void Release()
{
_object.Release();
}
public Object InnerObject
{
get { return _object.GetInnerObject(); }
}
public int InnerObjectHashcode
{
get { return InnerObject.GetHashCode(); }
}
public bool IsValidate
{
get { return _object.IsValidate(); }
}
public bool Using
{
get { return _bUsing; }
set { _bUsing = value; }
}
}// class PoolItem
这个类，一个关键的属性是Using，该属性表示对象是否正在被被用户使用。注意，PoolItem创建时，接受一个Object类型的Param参 数，这个参数最后被传递给用户自定义对象的Create方法。用户可以利用这一点，在创建ObjectPool时指定一些参数，供其自定义对象在创建时使 用。比如创建SocketPool时，将服务器IP，端口通过Param传递给自定义对象的Create方法，用户就可以在Create方法中连接指定的 服务器了。powered by 25175.net
以下是ObjectPool的具体实现代码：
复制C#代码保存代码public sealed class ObjectPool
{
private Int32 _nCapacity;
private Int32 _nCurrentSize;
private Hashtable _listObjects;
private ArrayList _listFreeIndex;
private ArrayList _listUsingIndex;
private Type _typeObject;
private Object _objCreateParam;
public ObjectPool(Type type, Object create_param, Int32 init_size, Int32 capacity)
{
if (init_size < 0 || capacity < 1 || init_size > capacity)
{
throw (new Exception("Invalid parameter!"));
}
_nCapacity = capacity;
_listObjects = new Hashtable(capacity);
_listFreeIndex = new ArrayList(capacity);
_listUsingIndex = new ArrayList(capacity);
_typeObject = type;
_objCreateParam = create_param;
for (int i = 0; i < init_size; i++)
{
PoolItem pitem = new PoolItem(type, create_param);
_listObjects.Add(pitem.InnerObjectHashcode, pitem);
_listFreeIndex.Add(pitem.InnerObjectHashcode);
}
_nCurrentSize = _listObjects.Count;
}
public void Release()
{
lock (this)
{
foreach (DictionaryEntry de in _listObjects)
{
((PoolItem) de.Value).Release();
}
_listObjects.Clear();
_listFreeIndex.Clear();
_listUsingIndex.Clear();
}
}
public Int32 CurrentSize
{
get { return _nCurrentSize; }
}
public Int32 ActiveCount
{
get { return _listUsingIndex.Count; }
}
public Object GetOne()
{
lock (this)
{
if (_listFreeIndex.Count == 0)
{
if (_nCurrentSize == _nCapacity)
{
return null;
}
PoolItem pnewitem = new PoolItem(_typeObject, _objCreateParam);
_listObjects.Add(pnewitem.InnerObjectHashcode, pnewitem);
_listFreeIndex.Add(pnewitem.InnerObjectHashcode);
_nCurrentSize++;
}
Int32 nFreeIndex = (Int32) _listFreeIndex[0];
PoolItem pitem = (PoolItem) _listObjects[nFreeIndex];
_listFreeIndex.RemoveAt(0);
_listUsingIndex.Add(nFreeIndex);
if (!pitem.IsValidate)
{
pitem.Recreate();
}
pitem.Using = true;
return pitem.InnerObject;
}
}
public void FreeObject(Object obj)
{
lock (this)
{
int key = obj.GetHashCode();
if (_listObjects.ContainsKey(key))
{
PoolItem item = (PoolItem) _listObjects[key];
item.Using = false;
_listUsingIndex.Remove(key);
_listFreeIndex.Add(key);
}
}
}
public Int32 DecreaseSize(Int32 size)
{
Int32 nDecrease = size;
lock (this)
{
if (nDecrease <= 0)
{
return 0;
}
if (nDecrease > _listFreeIndex.Count)
{
nDecrease = _listFreeIndex.Count;
}
for (int i = 0; i < nDecrease; i++)
{
_listObjects.Remove(_listFreeIndex[i]);
}
_listFreeIndex.Clear();
_listUsingIndex.Clear();
foreach (DictionaryEntry de in _listObjects)
{
PoolItem pitem = (PoolItem) de.Value;
if (pitem.Using)
{
_listUsingIndex.Add(pitem.InnerObjectHashcode);
}
else
{
_listFreeIndex.Add(pitem.InnerObjectHashcode);
}
}
}
_nCurrentSize -= nDecrease;
return nDecrease;
}
}
虽然.net对数据库连接已经提供了连接池，但是，经测试，使用上述通用对象池实现的数据库连接池，效率要比直接使用.net管理的连接池高。因为他减少了Open和Close操作，从而节省了时间。
代码如下：
复制C#代码保存代码public class DBPool
{
private class SqlConnectionObject : IDynamicObject
{
private SqlConnection _SqlConn;
public SqlConnectionObject()
{
_SqlConn = null;
}
#region IDynamicObject Members
public void Create(Object param)
{
String strConn = (String) param;
_SqlConn = new SqlConnection(strConn);
_SqlConn.Open();
}
public Object GetInnerObject()
{
// TODO: Add SqlConnectionObject.GetInnerObject implementation
return _SqlConn;
}
public bool IsValidate()
{
return (_SqlConn != null
&& _SqlConn.GetHashCode() > 0
&& _SqlConn.State == ConnectionState.Open);
}
public void Release()
{
// TODO: Add SqlConnectionObject.Release implementation
_SqlConn.Close();
}
#endregion
}
private ObjectPool _Connections;
public DBPool(string connection, int initcount, int capacity)
{
if (connection == null || connection == "" || initcount < 0 || capacity < 1)
{
throw (new Exception("Invalid parameter!"));
}
_Connections = new ObjectPool(typeof(SqlConnectionObject), connection, initcount, capacity);
}
public SqlConnection GetConnection()
{
return (SqlConnection) _Connections.GetOne();
}
public void FreeConnection(SqlConnection sqlConn)
{
_Connections.FreeObject(sqlConn);
}
public void Release()
{
_Connections.Release();
}
public int Count
{
get { return _Connections.CurrentSize; }
}
public int UsingCount
{
get { return _Connections.ActiveCount; }
}
public int DecreaseSize(int size)
{
return _Connections.DecreaseSize(size);
}
} // DBPool
